DE102018132252B4 - Strain sensor, multi-axial force sensor and robot - Google Patents

Strain sensor, multi-axial force sensor and robot Download PDF

Info

Publication number
DE102018132252B4
DE102018132252B4 DE102018132252.6A DE102018132252A DE102018132252B4 DE 102018132252 B4 DE102018132252 B4 DE 102018132252B4 DE 102018132252 A DE102018132252 A DE 102018132252A DE 102018132252 B4 DE102018132252 B4 DE 102018132252B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
strain
strain sensor
sensor
linear
axial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102018132252.6A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102018132252A1 (en
Inventor
Kazutaka Nakayama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Publication of DE102018132252A1 publication Critical patent/DE102018132252A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102018132252B4 publication Critical patent/DE102018132252B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085Force or torque sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/046Revolute coordinate type
    • B25J9/047Revolute coordinate type the pivoting axis of the first arm being offset to the vertical axis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00Arms
    • B25J18/02Arms extensible
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/32Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring the deformation in a solid
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0009Force sensors associated with a bearing
    • G01L5/0019Force sensors associated with a bearing by using strain gages, piezoelectric, piezo-resistive or other ohmic-resistance based sensors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0061Force sensors associated with industrial machines or actuators
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
    • G01L5/161Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance
    • G01L5/162Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance of piezoresistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Measurement Of Force In General (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e), umfassend:
ein Linearlager (5) mit einem ersten Element (2) und einem zweiten Element (3), die derart gelagert sind, dass das erste Element (2) und das zweite Element (3) nur in einer axialen Richtung einer vorbestimmten Achse (A) relativ beweglich sind;
ein Verbindungselement (6, 6d, 6e, 16) mit festen Abschnitten (9a, 9ae, 9b, 9be, 19a, 19b), die jeweils an dem ersten (2) Element und dem zweiten Element (3) befestigt sind, und einem Dehnungserzeugungsabschnitt (10, 10e), der die festen Abschnitte miteinander verbindet; und
ein Dehnungserfassungsmittel (7, 17), das an dem Verbindungselement (6, 6d, 6e, 16) angeordnet ist, um eine Dehnung in mindestens einer Bewegungsrichtung erfassen zu können.

Figure DE102018132252B4_0000
Strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) comprising:
a linear bearing (5) with a first element (2) and a second element (3), which are mounted such that the first element (2) and the second element (3) only in one axial direction of a predetermined axis (A) are relatively mobile;
a connecting member (6, 6d, 6e, 16) having fixed portions (9a, 9ae, 9b, 9be, 19a, 19b) each attached to the first (2) member and the second member (3), and a strain generating portion (10, 10e) connecting the fixed sections together; and
a strain detection means (7, 17) which is arranged on the connecting element (6, 6d, 6e, 16) in order to be able to detect a strain in at least one direction of movement.
Figure DE102018132252B4_0000

Description

{Technisches Gebiet}{Technical area}

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dehnungssensor, einen Multiaxialkraftsensor und einen Roboter.The present invention relates to a strain sensor, a multi-axial force sensor and a robot.

{Allgemeiner Stand der Technik}{General state of the art}

Als Dehnungssensor, der Dehnungen in axialer Richtung erfasst, ist herkömmlicherweise ein Dehnungssensor bekannt, der zwischen einer in axialer Richtung einer Vorschubspindelwelle beweglich angeordneten Mutter und einem beweglichen Tisch angeordnet ist, der an der Mutter befestigt ist, um so eine Dehnung zu erfassen, die zwischen Mutter und den beweglichem Tisch wirkt (zum Beispiel PTL 1). Für ein Gelenk eines Roboters, auf das Lasten in verschiedenen axialen Richtungen wirken, um die Lasten in den axialen Richtungen, die auf das Gelenk einwirken, mit hoher Genauigkeit zu erfassen, wird ein Dehnungsausgleichsmechanismus aus einer Brückenschaltung gebildet, die eine große Anzahl von Dehnungssensoren verwendet, die in der Lage sind, eine Dehnung in den axialen Richtung zu erfassen, wobei Lasten in anderen axialen Richtungen als einer bestimmten axialen Richtung, entlang derer eine Erfassung erwartet wird, ausgeschlossen sind.As a strain sensor that detects strain in the axial direction, a strain sensor is conventionally known, which is arranged between a nut movably arranged in the axial direction of a feed screw shaft and a movable table which is attached to the nut so as to detect a strain that is between Mother and the moving table acts (for example PTL 1). For a joint of a robot to which loads are applied in different axial directions in order to detect the loads in the axial directions applied to the joint with high accuracy, a strain compensation mechanism is formed from a bridge circuit using a large number of strain sensors capable of detecting strain in the axial direction, excluding loads in axial directions other than a particular axial direction along which detection is expected.

{Literaturliste}{Literature list}

{Patentliteratur}{Patent literature}

{PTL 1} JP H05- 138 481 A{PTL 1} JP H05-138481 A

{Kurzdarstellung der Erfindung}{Brief description of the invention}

{Technisches Problem}{Technical problem}

Ein Dehnungssensor ist jedoch teuer und daher führt die Verwendung einer großen Anzahl von Dehnungssensoren für jede Gelenkwelle zu dem Problem, dass die Kosten eines Roboters steigen.However, a strain sensor is expensive, and therefore, using a large number of strain sensors for each propeller shaft leads to a problem that the cost of a robot increases.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Umstände gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dehnungssensor, einen Multiaxialkraftsensor und einen Roboter bereitzustellen, der eine Last mit hoher Genauigkeit in einer bestimmten axialen Richtung erfassen kann, entlang derer eine Erfassung erwartet wird, während gleichzeitig die Kosten gesenkt werden, indem die Anzahl der Dehnungssensoren reduziert wird.The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a strain sensor, a multi-axial force sensor and a robot which can detect a load with high accuracy in a certain axial direction along which detection is expected while at the same time reducing costs by reducing the number of strain sensors.

{Lösung des Problems}{The solution of the problem}

Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen bereit.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Dehnungssensor bereitgestellt, der Folgendes aufweist: ein Linearlager mit einem ersten Element und einem zweiten Element, die derart gelagert sind, dass das erste Element und das zweite Element nur in einer axialen Richtung einer vorbestimmten Achse A relativ beweglich sind; ein Verbindungselement, das feste Abschnitte, aufweist, die jeweils an dem ersten Element und dem zweiten Element befestigt sind, und einen Dehnungserzeugungsabschnitt, der die festen Abschnitte miteinander verbindet; und ein Dehnungserfassungsmittel, das an dem Verbindungselement angeordnet ist, um eine Dehnung in mindestens einer Bewegungsrichtung erfassen zu können.
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides the following solutions.
According to one aspect of the present invention, there is provided a strain sensor comprising: a linear bearing having a first element and a second element supported such that the first element and the second element are relatively movable only in an axial direction of a predetermined axis A. are; a connecting member having fixed portions fixed to the first member and the second member, respectively, and a strain generating portion connecting the fixed portions to each other; and a strain detection means, which is arranged on the connecting element, in order to be able to detect a strain in at least one direction of movement.

Gemäß diesem Aspekt sind das erste Element und das zweite Element derart angeordnet, dass sie sich über einen Abschnitt erstrecken, auf den eine Axialkraft übertragen wird, und das erste Element und das zweite Element sind an einem zu erfassenden Objekt befestigt, sodass bewirkt wird, dass die Achse mit einer Achse des zu erfassenden Objekts zusammenfällt, die entlang der vorbestimmten axialen Richtung bewegt wird. Dementsprechend bewegen sich bei Anlegen einer Last an das zu erfassende Objekt das erste Element und das zweite Element relativ zueinander, wodurch an dem Dehnungserzeugungsabschnitt des Verbindungselements eine Dehnung erzeugt wird. Ein Betrag einer solchen Dehnung wird von dem Dehnungserfassungsmittel erfasst, und somit kann eine Last in axialer Richtung des Linearlagers, die auf das zu erfassende Objekt wirkt, basierend auf der erfassten Dehnungsgröße erfasst werden.According to this aspect, the first member and the second member are arranged so as to extend over a portion to which an axial force is transmitted, and the first member and the second member are fixed to an object to be detected, so that the axis coincides with an axis of the object to be detected which is moved along the predetermined axial direction. Accordingly, when a load is applied to the object to be detected, the first element and the second element move relative to each other, whereby a strain is generated at the strain generating portion of the connecting element. An amount of such strain is detected by the strain detection means, and thus a load in the axial direction of the linear bearing acting on the object to be detected can be detected based on the detected amount of strain.

In diesem Fall sind das erste Element und das zweite Element des Linearlagers derart gelagert, dass das erste Element und das zweite Element nur in der axialen Richtung relativ entlang dieser Richtung beweglich sind, entlang der das erste Element und das zweite Element beweglich sind. Dementsprechend ist es auch in dem Fall, in dem der Dehnungssensor an einem Gelenk eines Roboters angebracht ist, auf das Lasten in verschiedenen axialen Richtungen wirken, möglich, zu verhindern, dass Lasten in anderen Richtungen als der Bewegungsrichtung des Linearlagers auf den Dehnungserzeugungsabschnitt des Verbindungselements wirken. Selbst ohne Bildung eines Dehnungsausgleichsmechanismus unter Verwendung einer Brückenschaltung, die mehrere Dehnungsmessstreifen verwendet, können infolgedessen Dehnungen in axialer Richtung, entlang derer das erste Element und das zweite Element beweglich sind, mit hoher Genauigkeit erfasst werden.In this case, the first element and the second element of the linear bearing are supported such that the first element and the second element are only movable in the axial direction relatively along that direction along which the first element and the second element are movable. Accordingly, even in the case where the strain sensor is attached to a joint of a robot on which loads act in different axial directions, it is possible to prevent loads in directions other than the moving direction of the linear bearing from acting on the strain generating portion of the connector . As a result, even without forming a strain compensation mechanism using a bridge circuit using a plurality of strain gauges, strains can occur in the axial direction along which the first element and the second element are movable, can be detected with high accuracy.

In dem oben erwähnten Aspekt kann eine Querschnittsfläche des Dehnungserzeugungsabschnitts kleiner als eine Querschnittsfläche des festen Abschnitts eingestellt sein.In the above-mentioned aspect, a cross-sectional area of the strain generating portion can be set smaller than a cross-sectional area of the fixed portion.

Mit einer solchen Konfiguration wird der Betrag der Dehnung an dem Dehnungserzeugungsabschnitt erhöht, und daher kann die Dehnungserfassungseinrichtung eine Dehnung in axialer Richtung mit hoher Genauigkeit erfassen.With such a configuration, the amount of strain at the strain generating portion is increased, and therefore the strain detecting means can detect a strain in the axial direction with high accuracy.

In dem oben erwähnten Aspekt können das erste Element und das zweite Element Befestigungsmittel zum Befestigen des ersten Elements und des zweiten Elements an einem zu erfassenden Objekt aufweisen.In the above-mentioned aspect, the first element and the second element may have fastening means for fastening the first element and the second element to an object to be detected.

Mit einer solchen Konfiguration können das erste Element und das zweite Element direkt an dem durch das Befestigungsmittel zu erfassenden Objekt befestigt werden.With such a configuration, the first member and the second member can be directly attached to the object to be detected by the fastening means.

In dem oben erwähnten Aspekt kann das Verbindungselement derart ausgebildet sein, dass es eine flache Plattenform aufweist, die sich entlang einer Ebene erstreckt, die im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung ist.In the above-mentioned aspect, the connecting member may be formed to have a flat plate shape extending along a plane that is substantially parallel to the axial direction.

Bei einer solchen Konfiguration ist das Verbindungselement mit einer flachen Plattenform entlang den Seitenflächen des ersten Elements und des zweiten Elements angeordnet, wodurch eine hervorragende Menge des Verbindungselements in der Querschnittsrichtung, die orthogonal zur axialen Richtung ist, verringert wird.With such a configuration, the connecting member is arranged in a flat plate shape along the side surfaces of the first member and the second member, thereby reducing a protruding amount of the connecting member in the cross-sectional direction that is orthogonal to the axial direction.

In dem oben erwähnten Aspekt kann das Dehnungserfassungsmittel ein Korrekturmittel aufweisen, das zum Korrigieren einer durch eine Änderung der Umgebungstemperatur verursachten Schwankung des Dehnungsbetrags konfiguriert ist.In the above-mentioned aspect, the strain detecting means may include correcting means configured to correct a variation in the amount of strain caused by a change in the ambient temperature.

Selbst nur eine Änderung der Umgebungstemperatur verändert den Dehnungsbetrag. Bei der oben genannten Konfiguration wird jedoch der Dehnungsbetrag um einen Betrag korrigiert, der dem Änderungsbetrag der Umgebungstemperatur entspricht, und somit kann die Genauigkeit beim Erfassen der Dehnung weiter verbessert werden.Even just changing the ambient temperature changes the amount of stretch. With the above configuration, however, the amount of elongation is corrected by an amount corresponding to the amount of change in the ambient temperature, and thus the accuracy in detecting the elongation can be further improved.

In dem oben erwähnten Aspekt kann das Dehnungserfassungsmittel an dem Verbindungselement durch Schrauben befestigt sein.In the above-mentioned aspect, the strain detecting means may be fixed to the connecting member by screws.

Im Allgemeinen wird ein Dehnungsmessstreifen in vielen Fällen durch Adhäsion befestigt, sodass darauf geachtet werden muss, dass eine Klebstoffschicht gleichförmig wird. Bei der oben genannten Konfiguration wird das Dehnungserfassungsmittel jedoch durch Schrauben befestigt, und somit kann die Montage vereinfacht werden.In general, a strain gauge is attached by adhesion in many cases, so care must be taken to make an adhesive layer uniform. With the above configuration, however, the strain detecting means is fixed by screws, and thus assembly can be simplified.

In dem oben genannten Aspekt können mehrere Dehnungserfassungsmittel in einer Reihe an dem Dehnungserzeugungsabschnitt angeordnet sein. Bei einer solchen Konfiguration ist es möglich zu wissen, ob sich ein Dehnungserfassungsmittel in einem normalen Zustand befindet, indem Dehnungsdaten von dem einen Dehnungserfassungsmittel mit Dehnungsdaten von einem anderen Dehnungserfassungsmittel verglichen werden. Selbst wenn eine Störung in dem einen Dehnungserfassungsmittel auftritt, kann der Roboter schnell unter Verwendung von Dehnungsinformationen von dem verbleibenden normalen Dehnungserfassungsmittel sicher angehalten werden, das keine Fehlfunktion hat.In the above aspect, a plurality of strain detecting means may be arranged in a row on the strain generating section. With such a configuration, it is possible to know whether a strain detecting means is in a normal state by comparing strain data from one strain detecting means with strain data from another strain detecting means. Even if a failure occurs in the one strain detecting means, the robot can be quickly and safely stopped using strain information from the remaining normal strain detecting means which is not malfunctioning.

In dem oben erwähnten Aspekt kann das Linearlager aus einem Linearkugellager gebildet sein.In the above-mentioned aspect, the linear bearing may be constituted by a linear ball bearing.

Selbst wenn das Linearlager an einem Gelenk eines Roboters angebracht ist, auf das Lasten in verschiedenen axialen Richtungen wirken, sodass das erste Element und das zweite Element derart gelagert sind, dass sie nur in axialer Richtung relativ beweglich sind, entlang derer das erste Element und das zweite Element beweglich sind, ist es möglich, auf einfache Weise zu verhindern, dass eine Last in axialer Richtung, entlang der das erste Element und das zweite Element beweglich sind, auf den Dehnungserzeugungsabschnitt des Verbindungselements wirkt.Even if the linear bearing is attached to a joint of a robot on which loads act in different axial directions, so that the first element and the second element are supported such that they are relatively movable only in the axial direction along which the first element and the second member are movable, it is possible to easily prevent a load in the axial direction along which the first member and the second member are movable from acting on the strain generating portion of the connecting member.

In dem oben erwähnten Aspekt kann das Linearlager aus einem Linearwälzlager gebildet sein.In the above-mentioned aspect, the linear bearing may be constituted by a linear roller bearing.

In dem oben erwähnten Aspekt kann das Linearlager aus einem Gleitlager gebildet sein.In the above-mentioned aspect, the linear bearing may be formed of a sliding bearing.

Bei einer solchen Konfiguration hat ein Gleitlager eine einfache Konfiguration, und somit können Kosten reduziert werden.With such a configuration, a sliding bearing has a simple configuration, and thus costs can be reduced.

In dem oben erwähnten Aspekt können mehrere Verbindungselemente in Intervallen in der Bewegungsrichtung bereitgestellt sein, und das Dehnungserfassungsmittel kann an dem Dehnungserzeugungsabschnitt jedes der Verbindungselemente angeordnet sein.In the above-mentioned aspect, a plurality of connecting members may be provided at intervals in the moving direction, and the strain detecting means may be arranged at the strain generating portion of each of the connecting members.

Bei einer solchen Konfiguration ist es möglich, auf einfache Weise einen Dehnungssensor zu bilden, bei dem mehrere identische Verbindungselemente bereitgestellt sind, von denen jedes ein Dehnungserfassungsmittel aufweist, um somit Erfassungswerte von mehreren Systemen auszugeben.With such a configuration, it is possible to easily form a strain sensor in which a plurality of identical connecting members are provided, each of which has a strain detection means so as to output detection values from a plurality of systems.

In dem oben erwähnten Aspekt kann der Dehnungssensor ein oder mehrere Verstärkungselemente aufweisen, die derart konfiguriert sind, dass sie das erste Element und das zweite Element miteinander verbinden, wobei jedes der Verstärkungselemente an dem ersten Element und dem zweiten Element befestigt ist.In the above-mentioned aspect, the strain sensor may include one or more reinforcement members configured to interconnect the first member and the second member, each of the reinforcement members being attached to the first member and the second member.

Bei einer solchen Konfiguration verringert das Verstärkungselement die auf den Dehnungserzeugungsabschnitt wirkende Dehnung, und im Vergleich zu dem Fall, in dem das Verstärkungselement nicht bereitgestellt ist, wird der Dehnungsbetrag, den das Dehnungserfassungsmittel erfasst, reduziert. Dementsprechend kann ein Erfassungswert des Dehnungserfassungsmittels durch das Verstärkungselement eingestellt werden.With such a configuration, the reinforcing member reduces the strain acting on the strain generating portion, and, compared with the case where the reinforcing member is not provided, the amount of strain that the strain detecting means detects is reduced. Accordingly, a detection value of the strain detecting means can be adjusted by the reinforcing member.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Multiaxialkraftsensor bereitgestellt, der mehrere der Dehnungssensoren aufweist, die in einer der oben genannten Konfigurationen beschrieben sind, wobei bewirkt wird, dass jede der axialen Richtungen mehrerer der Linearlager mit jeder von mehreren Erfassungsrichtungen zusammenfällt, entlang denen axiale Kräfte erfasst werden.According to a further aspect of the present invention, there is provided a multi-axial force sensor comprising a plurality of the strain sensors described in any of the above configurations, wherein each of the axial directions of a plurality of the linear bearings is caused to coincide with each of a plurality of detection directions along which axial ones Forces are recorded.

Gemäß diesem Aspekt sind bei dem Multiaxialkraftsensor die Dehnungssensoren derart angeordnet, dass bewirkt wird, dass die axialen Richtungen, entlang denen die Dehnungssensoren eine Dehnung erfassen können, mit den mehreren Erfassungsrichtungen zusammenfallen, entlang denen die axialen Kräfte erfasst werden können. Dementsprechend kann der Multiaxialkraftsensor Axialkräfte in den jeweiligen Erfassungsrichtungen mit hoher Genauigkeit erfassen.According to this aspect, in the multi-axial force sensor, the strain sensors are arranged to cause the axial directions along which the strain sensors can detect strain to coincide with the plurality of detection directions along which the axial forces can be detected. Accordingly, the multi-axial force sensor can detect axial forces in the respective detection directions with high accuracy.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Roboter bereitgestellt, an dem der Dehnungssensor gemäß einer der oben erwähnten Konfigurationen derart angebracht ist, dass bewirkt wird, dass die vorbestimmte Achse des Linearlagers mit einer Linearbewegungsachse des Roboters zusammenfällt, die eine Linearbewegungswelle aufweist.According to still another aspect of the present invention, there is provided a robot to which the strain sensor according to any of the above-mentioned configurations is mounted so as to cause the predetermined axis of the linear bearing to coincide with a linear movement axis of the robot having a linear movement shaft.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Roboter bereitgestellt, der Folgendes umfasst: einen Arm; und einen Multiaxialkraftsensor, der zum Erfassen axialer Kräfte in jeweiligen Erfassungsrichtungen konfiguriert ist, wobei der Dehnungssensor gemäß einer der oben erwähnten Konfigurationen an mindestens einem Abschnitt des Arms angebracht ist, wobei bewirkt wird, dass die axialen Richtungen der Linearlager der Dehnungssensoren mit mehreren der Erfassungsrichtungen des Multiaxialkraftsensors zusammenfallen.According to yet another aspect of the present invention, there is provided a robot comprising: an arm; and a multi-axial force sensor configured to detect axial forces in respective detection directions, the strain sensor being attached to at least a portion of the arm according to one of the above-mentioned configurations, causing the axial directions of the linear bearings of the strain sensors to coincide with a plurality of the detection directions of the Multiaxial force sensor coincide.

Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, die Genauigkeit beim Erfassen der jeweiligen axialen Kräfte zu verbessern, die der auf dem Arm angebrachte Multiaxialkraftsensor erfasst. Ferner ist kein Dehnungsausgleichsmechanismus erforderlich, der mehrere Dehnungsmessstreifen verwendet, und somit können die Kosten des Multiaxialkraftsensors reduziert werden.According to this aspect, it is possible to improve the accuracy in detecting the respective axial forces which the multi-axial force sensor mounted on the arm detects. Furthermore, a strain compensation mechanism using a plurality of strain gauges is not required, and thus the cost of the multi-axial force sensor can be reduced.

{Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung}{Advantageous Effects of the Invention}

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine vorteilhafte Wirkung zu erzielen, dass eine Dehnung in axialer Richtung eines Linearlagers mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann, während die Kosten durch Verringerung der Anzahl der Dehnungserfassungsmittel gesenkt werden.According to the present invention, it is possible to obtain an advantageous effect that a strain in the axial direction of a linear bearing can be detected with high accuracy while reducing the cost by reducing the number of the strain detecting means.

FigurenlisteFigure list

  • {1} 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Dehnungssensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.{ 1 } 1 Figure 3 is a perspective view of a strain sensor according to an embodiment of the invention.
  • {2} 2 ist eine Vorderansicht, die den Dehnungssensor aus 1 darstellt.{ 2 } 2 Fig. 13 is a front view showing the strain sensor 1 represents.
  • {3} 3 ist eine Seitenansicht, die den Dehnungssensor aus 1 darstellt.{ 3 } 3 is a side view showing the strain sensor from 1 represents.
  • {4} 4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem der in 1 gezeigte Dehnungssensor auf einer Linearbewegungswelle eines Linearbewegungsarms eines Roboters angebracht ist.{ 4th } 4th Fig. 13 is a view showing an example in which the in 1 The strain sensor shown is mounted on a linear motion shaft of a linear motion arm of a robot.
  • {5} 5 ist eine Querschnittsansicht, die den in 1 gezeigten Dehnungssensor zeigt, der an dem Linearbewegungsarm des Roboters angebracht ist.{ 5 } 5 Fig. 3 is a cross-sectional view showing the Fig 1 shows the strain sensor attached to the linear motion arm of the robot.
  • {6} 6 ist eine Seitenansicht, die eine Modifikation des Dehnungssensors aus 1 darstellt.{ 6th } 6th FIG. 13 is a side view showing a modification of the strain sensor of FIG 1 represents.
  • {7} 7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Modifizierung des Dehnungssensors aus 1 darstellt.{ 7th } 7th FIG. 14 is a perspective view showing a modification of the strain sensor of FIG 1 represents.
  • {8} 8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Modifizierung des Dehnungssensors aus 1 darstellt.{ 8th } 8th FIG. 14 is a perspective view showing a modification of the strain sensor of FIG 1 represents.
  • {9} 9 ist eine Querschnittsansicht, die eine Modifizierung des in 1 gezeigten Dehnungssensors darstellt, der an dem Linearbewegungsarm des Roboters angebracht ist.{ 9 } 9 FIG. 13 is a cross-sectional view showing a modification of the FIG 1 shown is the strain sensor attached to the linear motion arm of the robot.
  • {10} 10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Modifizierung des Dehnungssensors aus 1 darstellt.{ 10 } 10 FIG. 14 is a perspective view showing a modification of the strain sensor of FIG 1 represents.

{Beschreibung von Ausführungsformen}{Description of embodiments}

Ein Dehnungssensor 1 und ein Roboter 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.A strain sensor 1 and a robot 100 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

Wie in 1 bis 3 dargestellt, weist der Dehnungssensor 1 gemäß dieser Ausführungsform ein Linearwälzlager (Linearlager) 5, ein Verbindungselement 6 und einen uniaxialen Dehnungssensorteil (Dehnungserfassungsmittel) 7 auf. Das Linearwälzlager 5 weist Folgendes auf: ein erstes Element 2 und ein zweites Element 3, die in Höhenrichtung nebeneinander angeordnet sind; und mehrere Linearwalzen 4, die zwischen dem ersten Element 2 und dem zweiten Element 3 in Abständen in Richtung einer Achse A senkrecht zur Höhenrichtung angeordnet sind. Das Verbindungselement 6 ist an dem ersten Element 2 und dem zweiten Element 3 befestigt. Der uniaxiale Dehnungssensorteil 7 ist an demVerbindungselement 6 befestigt.As in 1 to 3 shown, the strain sensor 1 according to this embodiment a linear roller bearing (linear bearing) 5 , a fastener 6th and a uniaxial strain sensor part (strain detecting means) 7th on. The linear roller bearing 5 has: a first element 2 and a second element 3 which are arranged side by side in the height direction; and a plurality of linear rollers 4 interposed between the first member 2 and the second element 3 are arranged at intervals in the direction of an axis A perpendicular to the height direction. The connecting element 6th is on the first element 2 and the second element 3 attached. The uniaxial strain sensor part 7th is attached to the connector 6.

Wie in 1 gezeigt ist, sind mehrere Schraubenlöcher (Befestigungsmittel) 8b in dem zweiten Element 3 derart ausgebildet, dass sie sich entlang der Höhenrichtung erstrecken, um das zweite Element 3 an einem zu erfassenden Objekt zu befestigen. Wenngleich in 1 nicht dargestellt, sind im Wesentlichen die gleichen Schraubenlöcher (Befestigungsmittel) auch in einer unteren Oberfläche des ersten Elements 2 ausgebildet.As in 1 shown are multiple screw holes (fasteners) 8b in the second element 3 formed such that they extend along the height direction around the second element 3 to be attached to an object to be detected. Albeit in 1 not shown, substantially the same screw holes (fastening means) are also in a lower surface of the first member 2 educated.

Wie in 1 und 3 dargestellt, ist das Verbindungselement 6 in einer flachen Plattenform ausgebildet, um entlang Endflächen des ersten Elements 2 und des zweiten Elements 3 angeordnet zu sein, die im Wesentlichen parallel zur Richtung der Achse A des Linearwälzlagers 5 sind. Das Verbindungselement 6 weist feste Abschnitte 9a, 9b auf, die jeweils an Seitenflächen des ersten Elements 2 und des zweiten Elements 3 befestigt sind, und einen Dehnungserzeugungsabschnitt 10, der die festen Abschnitte 9a, 9b miteinander verbindet.As in 1 and 3 shown is the connecting element 6th formed in a flat plate shape to fit along end faces of the first member 2 and the second element 3 to be arranged substantially parallel to the direction of the axis A of the linear roller bearing 5 are. The connecting element 6th has fixed sections 9a , 9b on, each on side surfaces of the first element 2 and the second element 3 are attached, and a strain generating portion 10 who made the fixed sections 9a , 9b connects with each other.

Der feste Abschnitt 9a ist an dem ersten Element 2 befestigt, und der feste Abschnitt 9b ist an dem zweiten Element 3 befestigt. In dem in 2 dargestellten Beispiel hat der feste Abschnitt 9a eine Breitenabmessung W1 und der feste Abschnitt 9b hat eine Breitenabmessung W2 in Richtung der Achse A. Der feste Abschnitt 9a und der feste Abschnitt 9b sind an unterschiedlichen Positionen in axialer Richtung angeordnet. Der feste Abschnitt 9a, der an dem ersten Element 2 befestigt ist, erstreckt sich in Höhenrichtung nach oben. Der feste Abschnitt 9b, der an dem zweiten Element 3 befestigt ist, erstreckt sich in Höhenrichtung nach unten. Der Dehnungserzeugungsabschnitt 10, der die festen Abschnitte 9a, 9b miteinander verbindet, hat eine Breitenabmessung W3 in Höhenrichtung und ist an einer Position angeordnet, die zwischen den festen Abschnitten 9a, 9b in Richtung der Achse A in der Nähe einer Grenzposition zwischen dem ersten Element 2 und dem zweiten Element 3 angeordnet ist. Der Dehnungserzeugungsabschnitt 10 verbindet die beiden festen Abschnitte 9a, 9b miteinander.The fixed section 9a is on the first element 2 attached, and the fixed section 9b is on the second element 3 attached. In the in 2 The example shown has the fixed section 9a a width dimension W1 and the fixed portion 9b has a width dimension W2 in the direction of axis A. The fixed section 9a and the fixed section 9b are arranged at different positions in the axial direction. The fixed section 9a that is on the first element 2 is attached, extends in the height direction upwards. The fixed section 9b that is on the second element 3 is attached, extends in the vertical direction downwards. The strain generating section 10 who made the fixed sections 9a , 9b connects with each other, has a width dimension W3 in the height direction, and is located at a position intermediate the fixed portions 9a , 9b in the direction of axis A near a boundary position between the first element 2 and the second element 3 is arranged. The strain generating section 10 connects the two fixed sections 9a , 9b together.

Die Querschnittsfläche des Dehnungserzeugungsabschnitts 10 ist im Vergleich zu der Querschnittsfläche der festen Abschnitte 9a, 9b ausreichend klein eingestellt. Bei einer solchen Einstellung, wenn eine Zugkraft oder eine Druckkraft (im Folgenden auch einfach als „Axialkraft“ bezeichnet), die bewirkt, dass sich das erste Element 2 und das zweite Element 3 in Richtung der Achse A relativ zueinander bewegen, zwischen dem ersten Element 2 und dem zweiten Element 3 wirkt, wie durch Pfeile in 2 angezeigt, wird nur an dem Dehnungserzeugungsabschnitt 10 eine Dehnung erzeugt.The cross-sectional area of the strain generating portion 10 is compared to the cross-sectional area of the solid sections 9a , 9b set sufficiently small. With such a setting, when a tensile force or a compressive force (hereinafter also simply referred to as "axial force") that causes the first element 2 and the second element 3 move in the direction of axis A relative to each other, between the first element 2 and the second element 3 acts as indicated by arrows in 2 is displayed only at the strain generating section 10 creates a stretch.

Es wird bewirkt, dass der uniaxiale Dehnungssensorteil 7 an einer Oberfläche des Dehnungserzeugungsabschnitts 10 haftet, sodass die Erfassungsrichtung des uniaxialen Dehnungssensorteils 7 mit der Richtung übereinstimmt, in der die Axialkraft wirkt. Eine in der Zeichnung nicht dargestellte Verdrahtung ist mit dem uniaxialen Dehnungssensorteil 7 verbunden, und der uniaxiale Dehnungssensorteil 7 gibt ein Spannungssignal aus, das proportional zu dem am Dehnungserzeugungsabschnitt 10 erzeugten Dehnungsbetrag ist. Bei einer solchen Konfiguration kann eine am Dehnungserzeugungsabschnitt 10 erzeugte Axialkraft auf der Grundlage des Spannungssignals erfasst werden, das von dem uniaxialen Dehnungssensorteil 7 ausgegeben wird. Für den uniaxialen Dehnungssensorteil 7 kann ein Halbleiter-Dehnungsmessstreifen, ein Metallfolien-Dehnungsmessstreifen oder dergleichen verwendet werden. Der Sensor kann von einem Typ sein, der durch Bolzen befestigt ist. Alternativ kann der Sensor aus einer Verschiebungserfassungsvorrichtung wie einem Laserverschiebungssensor, einem Laserannäherungssensor oder einem Näherungssensor eines Typs mit elektrostatischer Kapazität gebildet sein. Es kann ein beliebiger Sensor verwendet werden, vorausgesetzt, der Sensor kann den Betrag der Dehnung aus einer Entfernung zwischen dem Sensor und einem Gegenstück erkennen. In diesem Fall müssen die Projektorseite der Verschiebungserfassungsvorrichtung und ein wandähnliches Element, das das Gegenstück ist, auf demselben Dehnungserzeugungsabschnitt 10 angeordnet sein.It causes the uniaxial strain sensor part 7th on a surface of the strain generating portion 10 adheres so that the detection direction of the uniaxial strain sensor part 7th coincides with the direction in which the axial force acts. A wiring not shown in the drawing is with the uniaxial strain sensor part 7th connected, and the uniaxial strain sensor part 7th outputs a voltage signal proportional to that at the strain generating section 10 amount of elongation generated. With such a configuration, there may be one at the strain generating portion 10 generated axial force can be detected based on the stress signal received from the uniaxial strain sensor part 7th is issued. For the uniaxial strain sensor part 7th For example, a semiconductor strain gauge, a metal foil strain gauge, or the like can be used. The sensor can be of the type that is fastened by bolts. Alternatively, the sensor may be composed of a displacement detecting device such as a laser displacement sensor, a laser proximity sensor, or a proximity sensor of an electrostatic capacitance type. Any sensor can be used provided the sensor can detect the amount of strain from a distance between the sensor and a counterpart. In this case, the projector side of the displacement detecting device and a wall-like member that is the counterpart must be on the same strain generating portion 10 be arranged.

Der Betrieb des Dehnungssensors 1 gemäß dieser Ausführungsform mit einer solchen Konfiguration wird im Folgenden beschrieben.The operation of the strain sensor 1 according to this embodiment having such a configuration will be described below.

In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Axialkraft, die auf eine Gelenkwelle des Roboters 100 wirkt, unter Verwendung des Dehnungssensors 1 gemäß dieser Ausführungsform erfasst wird.In this embodiment, the case is described in which an axial force acting on a propeller shaft of the robot 100 acts using the strain sensor 1 is detected according to this embodiment.

Wie in 4 dargestellt, ist der Roboter 100 ein vertikaler Gelenkroboter, der Folgendes aufweist: einen Drehkörper 25; einen ersten Arm 26; einen zweiten Arm 30; und eine Handgelenkeinheit 45. Der Drehkörper 25 ist um eine vertikale erste Achse J1 drehbar. Der erste Arm 26 ist in Bezug auf den Drehkörper 25 um eine horizontale zweite Achse J2 drehbar. Der zweite Arm 30 ist an einem distalen Ende des ersten Arms 26 angeordnet und ist um eine horizontale dritte Achse J3 drehbar. Die Handgelenkeinheit 45 ist an einem distalen Ende des zweiten Arms 30 angeordnet. Der zweite Arm 30 weist ein längliches Basiselement 39 und einen linearen Bewegungsarm (zu erfassendes Objekt) 40 auf. Der Basisarm 39 ist an dem distalen Ende des zweiten Arms 30 auf drehbare Weise um die dritte Achse J3 angeordnet. Der Linearbewegungsarm 40 ist in Längsrichtung des Basiselements 39 beweglich gelagert, und die Handgelenkeinheit 45 ist an einem distalen Ende des Linearbewegungsarms 40 gelagert.As in 4th shown is the robot 100 a vertical articulated robot comprising: a rotating body 25th ; a first arm 26th ; a second arm 30th ; and a wrist unit 45 . The rotating body 25th is rotatable about a vertical first axis J1. The first arm 26th is in relation to the rotating body 25th rotatable about a horizontal second axis J2. The second arm 30th is at a distal end of the first arm 26th and is rotatable about a horizontal third axis J3. The wrist unit 45 is at a distal end of the second arm 30th arranged. The second arm 30th has an elongated base member 39 and a linear motion arm (object to be detected) 40 on. The base arm 39 is at the distal end of the second arm 30th arranged in a rotatable manner about the third axis J3. The linear motion arm 40 is in the longitudinal direction of the base element 39 movably mounted, and the wrist unit 45 is at a distal end of the linear motion arm 40 stored.

Der Linearbewegungsarm 40 wird durch einen Linearbewegungsmechanismus in Längsrichtung in Bezug auf das Basiselement 39 bewegt. Der Linearbewegungsmechanismus weist eine Linearführung 31, einen Schieber 33, eine Kugelumlaufspindel 32 und einen Motor 35 auf. Die Linearführung 31 erstreckt sich entlang der Längsrichtung (Linearbewegungsachse) B des Basiselements 39. Der Schieber 33 ist entlang der Linearführung 31 beweglich. Die Kugelumlaufspindel 32 greift in eine am Schieber 33 befestigte Mutter ein. Der Motor 35 bewirkt, dass sich die Kugelumlaufspindel 32 um eine Längsachse dreht.The linear motion arm 40 is by a linear movement mechanism in the longitudinal direction with respect to the base member 39 emotional. The linear movement mechanism has a linear guide 31, a slide 33 , a ball screw 32 and a motor 35. The linear guide 31 extends along the longitudinal direction (linear movement axis) B of the base member 39 . The slider 33 is movable along the linear guide 31. The ball screw 32 reaches into one on the slide 33 attached nut. The motor 35 causes the ball screw to move 32 rotates around a longitudinal axis.

Wie in 4 und 5 dargestellt, sind der Linearbewegungsarm 40 und der Schieber 33 durch eine Montageplatte 50 fest fixiert. Zur gleichen Zeit ist der Dehnungssensor 1 gemäß dieser Ausführungsform zwischen dem Linearbewegungsarm 40 und dem Schieber 33 befestigt. Der Dehnungssensor 1 ist derart befestigt, dass die Achse des Linearwälzlagers 5 mit der Längsrichtung B des Basiselements 39 zusammenfällt.As in 4th and 5 shown are the linear motion arm 40 and the slide 33 through a mounting plate 50 firmly fixed. At the same time is the strain sensor 1 according to this embodiment between the linear motion arm 40 and the slider 33 attached. The strain sensor 1 is fixed in such a way that the axis of the linear roller bearing 5 with the longitudinal direction B of the base element 39 coincides.

Wenn die Kugelumlaufspindel 32 durch Betreiben des Motors 35 gedreht wird, wird bewirkt, dass sich der Schieber 33, an dem die in die Kugelumlaufspindel 32 eingreifende Mutter befestigt ist, entlang der Linearführung 31 linear bewegt. Mit einer solchen Bewegung wird veranlasst, dass sich der Linearbewegungsarm 40 in Längsrichtung in Bezug auf das Basiselement 39 des zweiten Arms 30 bewegt. Wenn der Linearbewegungsarm 40 dazu gebracht wird, sich zu bewegen, wirkt eine Last auf den Linearbewegungsarm 40, sodass eine Axialkraft entlang der Längsrichtung B auf den Dehnungssensor 1 wirkt. Aufgrund einer solchen Axialkraft wird das erste Element 2 und das zweite Element 3 des Linearwälzlagers 5, das den Dehnungssensor 1 bildet, entlang der Längsrichtung B geringfügig verschoben. Dementsprechend wirkt aufgrund einer solchen Verschiebung die Axialkraft an dem Dehnungserzeugungsabschnitt 10, der zwischen den festen Abschnitten 9a, 9b des Verbindungselements 6 angeordnet ist, sodass eine Verformung des Dehnungserzeugungsabschnitts 10 bewirkt wird. Aufgrund einer solchen Verformung erfasst der uniaxiale Dehnungssensorteil 7, der veranlasst wird, an dem Dehnungserzeugungsabschnitt 10 zu haften, den Dehnungsbetrag, sodass eine Zugkraft oder eine Druckkraft basierend auf dem erfassten Dehnungsbetrag erfasst werden kann.When the ball screw 32 by operating the motor 35, the slide is caused to rotate 33 at which the in the ball screw 32 engaging nut is fixed, moved along the linear guide 31 linearly. Such movement causes the linear motion arm to move 40 in the longitudinal direction with respect to the base element 39 of the second arm 30th emotional. When the linear motion arm 40 is made to move, a load acts on the linear motion arm 40 so that an axial force along the longitudinal direction B acts on the strain sensor 1 works. Due to such an axial force, the first element 2 and the second element 3 of the linear roller bearing 5 that has the strain sensor 1 forms, shifted slightly along the longitudinal direction B. Accordingly, due to such displacement, the axial force acts on the strain generating portion 10 that is between the fixed sections 9a , 9b of the connecting element 6th is arranged so that deformation of the strain generating portion 10 is effected. Due to such a deformation, the uniaxial strain sensor part detects 7th caused at the strain generation section 10 to adhere, the amount of elongation so that a tensile force or a compressive force can be detected based on the detected amount of elongation.

In diesem Fall ist gemäß dem Dehnungssensor 1 dieser Ausführungsform das Verbindungselement 6, das den Dehnungserzeugungsabschnitt 10 aufweist, so befestigt, dass es sich zwischen dem ersten Element 2 und dem zweiten Element 3 des Linearwälzlagers 5 erstreckt, und das erste Element 2 und das zweite Element 3 sind derart gelagert, dass sie sich nur in der Richtung der Achse A relativ zueinander bewegen. Selbst wenn Lasten in verschiedenen Richtungen auf den Linearbewegungsarm 40 des Roboters 100 einwirken, wirkt eine Zugkraft oder eine Druckkraft nur in axialer Richtung entlang der Längsrichtung B auf den Dehnungserzeugungsabschnitt 10, an dem der uniaxiale Dehnungssensorteil 7 angebracht ist.In this case, according to the strain sensor 1 this embodiment, the connecting element 6th , which is the strain generating section 10 having attached so that it is between the first element 2 and the second element 3 of the linear roller bearing 5 extends, and the first element 2 and the second element 3 are mounted in such a way that they only move in the direction of axis A relative to each other. Even with loads in different directions on the linear motion arm 40 of the robot 100 act, a tensile force or a compressive force acts only in the axial direction along the longitudinal direction B on the expansion generating section 10 on which the uniaxial strain sensor part 7th is appropriate.

Das heißt, gemäß dem Dehnungssensor 1 dieser Ausführungsform ist es möglich, eine vorteilhafte Wirkung zu erzielen, nämlich dass der Dehnungssensor 1 selbst dann, wenn Lasten in verschiedenen Richtungen auf den Linearbewegungsarm 40 wirken, nur eine Zugkraft und eine Druckkraft, die entlang der Längsrichtung B wirken, mit hoher Genauigkeit erfassen kann.That is, according to the strain sensor 1 In this embodiment, it is possible to achieve an advantageous effect that the strain sensor 1 even when loads in different directions on the linear motion arm 40 act, can only detect a tensile force and a compressive force acting along the longitudinal direction B with high accuracy.

Selbst ohne die Verwendung eines multiaxialen Dehnungsausgleichsmechanismus, der eine Brückenschaltung verwendet, bei dem teure Dehnungssensoren für viele Richtungen angebracht sind, können eine Zugkraft und eine Druckkraft entlang der axialen Richtung mit hoher Genauigkeit erfasst werden, ohne dass der Dehnungsbetrag erfasst wird, der aufgrund von Lasten in anderen Richtungen als der axialen Richtung erzeugt wird. Dementsprechend können die Kosten auf ein niedriges Niveau gesenkt werden. Insbesondere wenn Dehnungssensoren an allen Gelenkwellen eines Gelenkroboters installiert sind, lassen sich die Kosten effektiv reduzieren.Even without using a multiaxial strain compensation mechanism using a bridge circuit in which expensive strain sensors are attached for many directions, a tensile force and a compressive force along the axial direction can be detected with high accuracy without detecting the amount of elongation due to loads is generated in directions other than the axial direction. Accordingly, the cost can be reduced to a low level. Especially when strain sensors are on If all cardan shafts of an articulated robot are installed, costs can be effectively reduced.

In dieser Ausführungsform wurde der Sensor beispielhaft dargestellt, wobei der Dehnungsbetrag am Dehnungserzeugungsabschnitt 10 von dem uniaxialen Dehnungssensorteil 7 erfasst wird. Ein Sensor, der den Dehnungsbetrag erfasst, ist jedoch nicht immer auf einen uniaxialen Dehnungssensor beschränkt. Der Sensor ist nicht immer auf einen uniaxialen Dehnungssensor beschränkt, und es kann ein Dehnungssensor eingesetzt werden, der den Betrag der Dehnung an dem Dehnungserzeugungsabschnitt 10 erfasst.In this embodiment, the sensor has been exemplified with the amount of strain at the strain generating section 10 from the uniaxial strain sensor part 7th is captured. However, a sensor that detects the amount of strain is not always limited to a uniaxial strain sensor. The sensor is not always limited to a uniaxial strain sensor, and a strain sensor can be used that detects the amount of strain at the strain generating portion 10 detected.

Gemäß dem Dehnungssensor 1 dieser Ausführungsform ist der uniaxiale Dehnungssensorteil 7 an dem Verbindungselement 6 zwischen dem ersten Element 2 und dem zweiten Element 3 angebracht, und das Verbindungselement 6 ist in einer flachen Plattenform ausgebildet, die entlang den Seitenflächen des ersten Elements 2 und des zweiten Elements 3 angeordnet ist, die sich parallel zur axialen Richtung erstrecken. Dementsprechend hat das Verbindungselement 6 eine kompakte Konfiguration, die geringfügig in der Querschnittsrichtung orthogonal zu der axialen Richtung des Linearwälzlagers 5 hervorsteht. Bei einer solchen Konfiguration kann der Dehnungssensor 1 an einer Gelenkwelle des Roboters 100 angebracht sein, indem ein Spalt in vertikaler Richtung verwendet wird, der an einem Abschnitt ausgebildet ist, an dem der Schieber 33 und der Linearbewegungsarm 40 angebracht sind.According to the strain sensor 1 of this embodiment is the uniaxial strain sensor part 7th on the connecting element 6th between the first element 2 and the second element 3 attached, and the connecting element 6th is formed in a flat plate shape along the side surfaces of the first member 2 and the second element 3 is arranged, which extend parallel to the axial direction. Accordingly, the connecting element 6th a compact configuration that is slightly in the cross-sectional direction orthogonal to the axial direction of the linear roller bearing 5 protrudes. With such a configuration, the strain sensor 1 on a cardan shaft of the robot 100 by using a gap in the vertical direction formed at a portion where the slider 33 and the linear motion arm 40 are attached.

Gemäß dem Roboter 100, bei dem der Dehnungssensor 1 dieser Ausführungsform an jeder Gelenkwelle angebracht ist, ist es möglich, die vorteilhafte Wirkung zu erzielen, dass selbst dann, wenn Lasten in mehreren Richtungen auf ein distales Ende des Roboters 100 wirken, eine Axialkraft, die die auf jede Gelenkwelle wirkt, mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann, wodurch der Roboter 100 gesteuert werden kann. Beispielsweise kann ein Multiaxialkraftsensor, der Axialkräfte in mehreren axialen Richtungen erfassen kann, einem oder mehreren von mehreren Armen des Roboters 100 bereitgestellt sein, und die Dehnungssensoren 1, deren Anzahl der Anzahl entsprechender axialer Richtungen entspricht, können verwendet werden, um eine oder zwei oder mehr Axialkräfte in den mehreren axialen Richtungen zu erfassen. In diesem Fall kann bewirkt werden, dass die axialen Richtungen, die der Dehnungssensor 1 erfassen kann, mit den axialen Richtungen zusammenfallen, die von dem Multiaxialkraftsensor erfasst werden sollen.According to the robot 100 where the strain sensor 1 This embodiment is attached to each articulated shaft, it is possible to achieve the beneficial effect that even when loads in multiple directions are applied to a distal end of the robot 100 act, an axial force that acts on each propeller shaft can be detected with high accuracy, whereby the robot 100 can be controlled. For example, a multi-axial force sensor that can detect axial forces in multiple axial directions can be one or more of multiple arms of the robot 100 be provided, and the strain sensors 1 the number of which corresponds to the number of corresponding axial directions can be used to detect one or two or more axial forces in the plural axial directions. In this case, the axial directions that the strain sensor 1 can detect coincide with the axial directions to be detected by the multiaxial force sensor.

In dieser Ausführungsform wird das Linearwälzlager 5 als Lager verwendet. Das Lager ist jedoch nicht auf das Linearwälzlager 5 beschränkt. Sofern das Lager derart gelagert ist, dass das erste Element 2 und das zweite Element 3 nur in einer vorbestimmten Richtung der Achse A relativ zueinander bewegt werden können, kann ein Lager einer anderen Art wie beispielsweise ein Linearkugellager 5a, das in 6 dargestellt ist und Kugeln 4a aufweist, oder ein Gleitlager eingesetzt werden. Insbesondere ist der Betrag der relativen Verschiebung zwischen dem ersten Element 2 und dem zweiten Element 3 zum Erfassen einer Axialkraft extrem klein, und daher kann ein Gleitlager mit einer einfachen Struktur verwendet werden. In einem solchen Fall kann eine weitere Kostensenkung realisiert werden.In this embodiment, the linear roller bearing 5 used as a warehouse. However, the bearing is not based on the linear roller bearing 5 limited. If the bearing is mounted in such a way that the first element 2 and the second element 3 can only be moved in a predetermined direction of the axis A relative to each other, a bearing of another type, such as a linear ball bearing 5a , this in 6th is shown and has balls 4a, or a plain bearing can be used. In particular, is the amount of relative displacement between the first element 2 and the second element 3 for detecting an axial force is extremely small, and therefore a sliding bearing with a simple structure can be used. In such a case, a further cost reduction can be realized.

In dieser Ausführungsform kann der uniaxiale Dehnungssensorteil 7 ein Korrekturmittel aufweisen, das zum Korrigieren einer durch eine Änderung der Umgebungstemperatur verursachten Schwankung des Dehnungsbetrags konfiguriert ist.In this embodiment, the uniaxial strain sensor part 7th include correcting means configured to correct a variation in the amount of elongation caused by a change in the ambient temperature.

Wenn eine Umgebungstemperatur in der Nähe des Dehnungserzeugungsabschnitts 10 des Verbindungselements 6 variiert, variiert der Dehnungsbetrag entsprechend dem Betrag der Temperaturänderung. Bei der oben genannten Konfiguration wird jedoch der Dehnungsbetrag unter Verwendung des Korrekturmittels um einen Betrag korrigiert, der dem Änderungsbetrag der Umgebungstemperatur entspricht, und somit kann die Genauigkeit beim Erfassen der Dehnung weiter verbessert werden.When an ambient temperature in the vicinity of the strain generating portion 10 of the connecting element 6th varies, the amount of stretching varies according to the amount of temperature change. With the above configuration, however, the amount of elongation is corrected using the correcting means by an amount corresponding to the amount of change in the ambient temperature, and thus the accuracy in detecting the elongation can be further improved.

In dieser Ausführungsform wurde als uniaxialer Dehnungssensorteil 7 der Sensor beispielhaft dargestellt, der dazu gebracht wird, an der Oberfläche des Dehnungserzeugungsabschnitts 10 zu haften. Es kann jedoch auch ein Sensor verwendet werden, der stattdessen durch Schrauben befestigt wird.In this embodiment, the uniaxial strain sensor part 7th exemplified the sensor made to be on the surface of the strain generating portion 10 to adhere. However, a sensor can be used, which is instead attached by screws.

Ferner wurde der Fall beispielhaft dargestellt, bei dem der Dehnungssensor 1 den einzelnen uniaxialen Dehnungssensorteil 7 aufweist. Es können jedoch zwei oder mehrere uniaxiale Dehnungssensorteile 7 in einer Reihe auf dem Dehnungserzeugungsabschnitt 10 angeordnet sein, um eine Fehlfunktion zu erkennen. Die uniaxialen Dehnungssensorteile 7 können in Reihe oder parallel angeordnet sein.Furthermore, the case was exemplified in which the strain sensor 1 the single uniaxial strain sensor part 7th having. However, two or more uniaxial strain sensor parts can be used 7th in a row on the strain generating section 10 be arranged to detect a malfunction. The uniaxial strain sensor parts 7th can be arranged in series or in parallel.

Durch Anwenden der Konfiguration, bei der die zwei oder mehreren uniaxialen Dehnungssensorteile 7 angeordnet sind, ist es möglich zu wissen, ob sich ein uniaxialer Dehnungssensorteil 7 in einem normalen Zustand befindet, indem Dehnungsdaten von dem einen uniaxialen Dehnungssensorteil 7 mit Dehnungsdaten von einem anderen uniaxialen Dehnungssensorteil 7 verglichen werden. Selbst wenn eine Störung in dem einen uniaxialen Dehnungssensorteil 7 auftritt, kann der Roboter 100 schnell unter Verwendung von Dehnungsinformationen von dem verbleibenden normalen uniaxialen Dehnungssensorteil 7 sicher angehalten werden, das keine Fehlfunktion hat.By applying the configuration in which the two or more uniaxial strain sensor parts 7th are arranged, it is possible to know whether there is a uniaxial strain sensor part 7th is in a normal state by reading strain data from the one uniaxial strain sensor part 7th with strain data from another uniaxial strain sensor part 7th be compared. Even if there is a malfunction in the one uniaxial strain sensor part 7th occurs, the robot can 100 quickly using strain information from the remaining normal uniaxial strain sensor part 7th safely stopped that is not malfunctioning.

7 zeigt einen Dehnungssensor 1b einer Modifikation, die zwei Verbindungselemente 6, 16 aufweist. Verglichen mit dem Dehnungssensor 1 der Ausführungsform, wie in 7 gezeigt, weist der Dehnungssensor 1b zusätzlich zu dem Verbindungselement 6 das Verbindungselement 16 auf, an dem ein uniaxialer Dehnungssensorteil (Dehnungserfassungsmittel) 17 befestigt ist. Das Verbindungselement 16 hat die gleiche Konfiguration wie das Verbindungselement 6, und der uniaxiale Dehnungssensorteil 17 hat die gleiche Konfiguration wie der uniaxiale Dehnungssensorteil 7. Das Verbindungselement 16 ist derart angeordnet, dass die Richtung der Achse des uniaxialen Dehnungssensorteils 17 mit der Richtung der Achse des uniaxialen Dehnungssensorteils 7 übereinstimmt. Dementsprechend kann der uniaxiale Dehnungssensorteil 17 den Dehnungsbetrag erfassen, der an dem Verbindungselement 16 erzeugt wird. 7th shows a strain sensor 1b a modification, the two connecting elements 6th , 16 having. Compared to the strain sensor 1 of the embodiment as in 7th shown, the strain sensor 1b in addition to the connector 6th the connecting element 16 on which a uniaxial strain sensor part (strain detection means) 17th is attached. The connecting element 16 has the same configuration as the connector 6th , and the uniaxial strain sensor part 17th has the same configuration as the uniaxial strain sensor part 7th . The connecting element 16 is arranged so that the direction of the axis of the uniaxial strain sensor part 17th with the direction of the axis of the uniaxial strain sensor part 7th matches. Accordingly, the uniaxial strain sensor part 17th detect the amount of strain applied to the fastener 16 is produced.

Wie oben beschrieben, weist der Dehnungssensor 1b der in 7 gezeigten Modifikation die zwei Verbindungselemente 6, 16 und die zwei uniaxialen Dehnungssensorteile 7, 17 entlang der Richtung der gleichen Achse auf, wodurch Erfassungswerte von mehreren Systemen ausgegeben werden. In der in 7 gezeigten Modifikation wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem der Dehnungssensor 1b die zwei Verbindungselemente 6, 16 und die beiden uniaxialen Dehnungssensorteile 7, 17 aufweist. Ein Dehnungssensor einer anderen Ausführungsform kann jedoch drei oder mehrere Verbindungselemente und drei oder mehrere uniaxiale Dehnungssensorteile aufweisen. Ferner können die zwei Verbindungselemente 6, 16 die gleiche Form haben, und die zwei uniaxialen Dehnungssensorteile 7, 17 können miteinander identisch sein.As described above, the strain sensor 1b the in 7th modification shown the two connecting elements 6th , 16 and the two uniaxial strain sensor parts 7th , 17th along the direction of the same axis, thereby outputting detection values from multiple systems. In the in 7th An example has been described in which the strain sensor 1b the two connecting elements 6th , 16 and the two uniaxial strain sensor parts 7th , 17th having. A strain sensor of another embodiment, however, may have three or more connecting elements and three or more uniaxial strain sensor parts. Furthermore, the two connecting elements 6th , 16 have the same shape, and the two uniaxial strain sensor parts 7th , 17th can be identical to each other.

8 zeigt einen Dehnungssensor 1c einer Modifikation. Der Dehnungssensor 1c weist zwei Verstärkungselemente 21, 22 auf, von denen jedes an einem ersten Element 2 und einem zweiten Element 3 befestigt ist, um das erste Element 2 und das zweite Element 3 miteinander zu verbinden. Zwei uniaxiale Dehnungssensorteile 7, 17 sind an einem Verbindungselement 6 angeordnet. Jedes der Verstärkungselemente 21, 22 ist an dem ersten Element 2 und dem zweiten Element 3 durch Befestigungsbolzen befestigt, und daher ist der Betrag der an dem Verbindungselement 6 erzeugten Dehnung geringer als der Betrag der an dem Verbindungselement 6 erzeugten Dehnung auf den Dehnungssensor 1 der Ausführungsform. Dementsprechend können Erfassungswerte der uniaxialen Dehnungssensorteile 7, 17, die an dem Verbindungselement 6 angeordnet sind, durch die Verstärkungselemente 21, 22 eingestellt werden. Die beiden uniaxialen Dehnungssensorteile 7, 17 können identisch sein. 8th shows a strain sensor 1c a modification. The strain sensor 1c comprises two reinforcing elements 21, 22, each of which is on a first element 2 and a second element 3 attached to the first element 2 and the second element 3 to connect with each other. Two uniaxial strain sensor parts 7th , 17th are on a connector 6th arranged. Each of the reinforcement members 21, 22 is on the first member 2 and the second element 3 fastened by fastening bolts, and therefore the amount is attached to the connector 6th generated strain is less than the amount on the connecting element 6th generated strain on the strain sensor 1 the embodiment. Accordingly, detection values of the uniaxial strain sensor parts 7th , 17th attached to the connector 6th are arranged, through which reinforcement elements 21, 22 are adjusted. The two uniaxial strain sensor parts 7th , 17th can be identical.

Im Gegensatz zu dem in 8 dargestellten Dehnungssensor 1c kann ein Dehnungssensor einer anderen Ausführungsform drei oder mehrere uniaxiale Dehnungssensorteile aufweisen, die an einem Verbindungselement 6 angeordnet sind, oder kann ein oder drei oder mehrere Verstärkungselemente aufweisen. Die in 8 dargestellten Verstärkungselemente 21, 22 wurden als ein Beispiel der Verstärkungselemente beschrieben, die der Dehnungssensor aufweist. Vorausgesetzt jedoch, dass das am Dehnungssensor bereitgestellte Verstärkungselement eine Form aufweist, die es ermöglicht, das Verstärkungselement an dem ersten Element 2 und dem zweiten Element 3 zu befestigen, kann die Form des Verstärkungselements auf verschiedene Weise modifiziert werden. Beispielsweise kann das Verstärkungselement die gleiche Form wie das in 8 dargestellte Verbindungselement 6, eine Scheibenform oder eine beliebige andere Form haben. Die Verstärkungselemente können an einer Seitenfläche des Dehnungssensors 1c auf der Seite angeordnet sein, die einer Seitenfläche des Dehnungssensors 1c gegenüberliegt, auf der das Verbindungselement 6 angeordnet ist.In contrast to the in 8th shown strain sensor 1c For example, a strain sensor of another embodiment may have three or more uniaxial strain sensor parts attached to a connecting element 6th are arranged, or can have one or three or more reinforcing elements. In the 8th The reinforcement members 21, 22 shown have been described as an example of the reinforcement members that the strain sensor has. Provided, however, that the reinforcement element provided on the strain sensor has a shape that enables the reinforcement element to be attached to the first element 2 and the second element 3 To attach, the shape of the reinforcing element can be modified in various ways. For example, the reinforcing member can have the same shape as that in FIG 8th shown connecting element 6th , disc shape, or any other shape. The reinforcement elements can be on a side face of the strain sensor 1c be arranged on the side that is a side surface of the strain sensor 1c opposite on which the connecting element 6th is arranged.

Bei dem in 4 und 5 dargestellten Roboter 100 sind der Schieber 33 des zweiten Arms 30 und der Linearbewegungsarm 40 durch die Montageplatte 50 aneinander befestigt. Wie in 9 dargestellt, können der Schieber 33 und der Linearbewegungsarm 40 jedoch nur durch einen Dehnungssensor 1d miteinander verbunden sein. In diesem Fall empfängt der Dehnungssensor 1d die gesamte Last des Linearbewegungsarms 40. Dementsprechend kann der Dehnungssensor 1d so ausgebildet sein, dass die Dicke eines Verbindungselements 6d entlang der horizontalen Richtung größer ist als diejenige des Dehnungssensors 1, der in 4 und 5 dargestellt ist.The in 4th and 5 illustrated robot 100 are the slider 33 of the second arm 30th and the linear motion arm 40 through the mounting plate 50 attached to each other. As in 9 shown, the slide can 33 and the linear motion arm 40 but only through a strain sensor 1d be connected to each other. In this case the strain sensor receives 1d the total load of the linear motion arm 40 . Accordingly, the strain sensor 1d be designed so that the thickness of a connecting element 6d along the horizontal direction is larger than that of the strain sensor 1 who is in 4th and 5 is shown.

In Bezug auf den Dehnungssensor 1 der oben erwähnten Ausführungsform wurde das Verbindungselement 6 beschrieben, wo eine Querschnittsfläche des festen Abschnitts 9a, 9b größer ist als eine Querschnittsfläche des Dehnungserzeugungsabschnitts 10. Die Beziehung zwischen den Querschnittsflächen der jeweiligen Abschnitte des Verbindungselements 6 kann jedoch auf verschiedene Weise modifiziert werden. Wie in 10 dargestellt, hat beispielsweise ein Verbindungselement 6e eines Dehnungssensors 1e einer Modifikation eine rechteckige Form, wenn es in einer Vorderansicht betrachtet wird. Als extremes Beispiel kann ein Verbindungselement eine flache Plattenform haben, die die gesamten Seitenflächen eines ersten Elements 2 und eines zweiten Elements 3 bedeckt. Im Gegensatz zu dem Dehnungserzeugungsabschnitt 10 des Dehnungssensors 1, der in 1 dargestellt ist, kann ein Dehnungserzeugungsabschnitt 10e, bei dem der uniaxiale Dehnungssensor 7 eine Dehnung erfasst, verglichen mit anderen Abschnitten des Verbindungselements nicht mit einer kleinen Querschnittsfläche ausgebildet sein. In einer anderen Modifikation kann eine Querschnittsfläche eines Dehnungserzeugungsabschnitts eines Verbindungselements größer als eine Querschnittsfläche eines festen Abschnitts des Verbindungselements eingestellt sein.Regarding the strain sensor 1 of the above-mentioned embodiment, the connector 6th described where a cross-sectional area of the solid portion 9a , 9b is larger than a cross-sectional area of the strain generating portion 10 . The relationship between the cross-sectional areas of the respective sections of the connecting element 6th however, it can be modified in several ways. As in 10 shown, for example, has a connecting element 6e of a strain sensor 1e a modification has a rectangular shape when viewed in a front view. As an extreme example, a connecting element may have a flat plate shape covering the entire side surfaces of a first element 2 and a second element 3 covered. In contrast to the strain generating section 10 of the strain sensor 1 who is in 1 is shown, a strain generating portion 10e , where the uniaxial strain sensor 7th a strain detected, compared to other sections of the connecting element may not be formed with a small cross-sectional area. In another modification, a cross-sectional area of a strain generating portion of a connecting member may be set larger than a cross-sectional area of a fixed portion of the connecting member.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e
DehnungssensorStrain sensor
22
erstes Elementfirst element
33
zweites Elementsecond element
55
Linearwälzlager (Linearlager)Linear roller bearing (linear bearing)
5a5a
LinearkugellagerLinear ball bearings
6, 6d, 6e, 166, 6d, 6e, 16
VerbindungselementConnecting element
7, 177, 17
uniaxialer Dehnungssensorteil (Dehnungserfassungsmittel)uniaxial strain sensor part (strain detection means)
8b8b
Schraubenloch (Befestigungsmittel)Screw hole (fastener)
9a, 9ae, 9b, 9be, 19a, 19b9a, 9ae, 9b, 9be, 19a, 19b
fester Abschnittfixed section
10, 10e10, 10e
DehnungserzeugungsabschnittStrain generating section
3333
Schieber (zu erkennendes Objekt)Slider (object to be recognized)
4040
Linearbewegungsarm (zu erkennendes Objekt)Linear motion arm (object to be detected)
100100
Roboterrobot
AA.
Achse (vorbestimmte Achse)Axis (predetermined axis)
BB.
Längsrichtung (Linearbewegungsachse)Longitudinal direction (linear movement axis)

Claims (15)

Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e), umfassend: ein Linearlager (5) mit einem ersten Element (2) und einem zweiten Element (3), die derart gelagert sind, dass das erste Element (2) und das zweite Element (3) nur in einer axialen Richtung einer vorbestimmten Achse (A) relativ beweglich sind; ein Verbindungselement (6, 6d, 6e, 16) mit festen Abschnitten (9a, 9ae, 9b, 9be, 19a, 19b), die jeweils an dem ersten (2) Element und dem zweiten Element (3) befestigt sind, und einem Dehnungserzeugungsabschnitt (10, 10e), der die festen Abschnitte miteinander verbindet; und ein Dehnungserfassungsmittel (7, 17), das an dem Verbindungselement (6, 6d, 6e, 16) angeordnet ist, um eine Dehnung in mindestens einer Bewegungsrichtung erfassen zu können.Strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) comprising: a linear bearing (5) with a first element (2) and a second element (3), which are mounted such that the first element (2) and the second element (3) only in one axial direction of a predetermined axis (A) are relatively mobile; a connecting member (6, 6d, 6e, 16) having fixed portions (9a, 9ae, 9b, 9be, 19a, 19b) each attached to the first (2) member and the second member (3), and a strain generating portion (10, 10e) connecting the fixed sections together; and a strain detection means (7, 17) which is arranged on the connecting element (6, 6d, 6e, 16) in order to be able to detect a strain in at least one direction of movement. Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) nach Anspruch 1, wobei eine Querschnittsfläche des Dehnungserzeugungsabschnitts (10, 10e) kleiner als eine Querschnittsfläche des festen Abschnitts (9a, 9ae, 9b, 9be, 19a, 19b) eingestellt ist.Strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) Claim 1 wherein a cross-sectional area of the strain generating portion (10, 10e) is set smaller than a cross-sectional area of the fixed portion (9a, 9ae, 9b, 9be, 19a, 19b). Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Element (2) und das zweite Element (3) Befestigungsmittel (8b) zum Befestigen des ersten Elements (2) und des zweiten Elements (3) an einem zu erfassenden Objekt (33, 40) aufweisen.Strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) Claim 1 or 2 wherein the first element (2) and the second element (3) have fastening means (8b) for fastening the first element (2) and the second element (3) to an object (33, 40) to be detected. Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verbindungselement (6, 6d, 6e, 16) derart ausgebildet ist, dass es eine flache Plattenform aufweist, die sich entlang einer Ebene erstreckt, die im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung ist.Strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) according to one of the Claims 1 to 3 wherein the connecting member (6, 6d, 6e, 16) is formed to have a flat plate shape extending along a plane that is substantially parallel to the axial direction. Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Dehnungserfassungsmittel (7, 17) ein Korrekturmittel aufweist, das zum Korrigieren einer durch eine Änderung der Umgebungstemperatur verursachten Schwankung des Dehnungsbetrags konfiguriert ist.Strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) according to one of the Claims 1 to 4th wherein the strain detecting means (7, 17) includes correcting means configured to correct a variation in the amount of strain caused by a change in the ambient temperature. Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Dehnungserfassungsmittel (7, 17) an dem Verbindungselement (6, 6d, 6e, 16) durch Verschraubung befestigt ist.Strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) according to one of the Claims 1 to 5 , wherein the strain detection means (7, 17) is attached to the connecting element (6, 6d, 6e, 16) by screwing. Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mehrere Dehnungserfassungsmittel (7, 17) in einer Reihe an dem Dehnungserzeugungsabschnitt (10, 10e) angeordnet sind.Strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) according to one of the Claims 1 to 6th wherein a plurality of strain detecting means (7, 17) are arranged in a row on the strain generating section (10, 10e). Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Linearlager (5) aus einem Linearkugellager (5a) gebildet ist.Strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) according to one of the Claims 1 to 7th , wherein the linear bearing (5) is formed from a linear ball bearing (5a). Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Linearlager (5) aus einem Linearwälzlager gebildet ist.Strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) according to one of the Claims 1 to 7th , wherein the linear bearing (5) is formed from a linear roller bearing. Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Linearlager (5) aus einem Gleitlager gebildet ist.Strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) according to one of the Claims 1 to 7th , wherein the linear bearing (5) is formed from a plain bearing. Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei mehrere der Verbindungselemente (6, 6d, 6e, 16) in Intervallen in der Bewegungsrichtung bereitgestellt sind, und das Dehnungserfassungsmittel (7, 17) an dem Dehnungserzeugungsabschnitt (10, 10e) jedes der Verbindungselemente (6, 6d, 6e, 16) angeordnet ist.Strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) according to one of the Claims 1 to 10 wherein a plurality of the connecting members (6, 6d, 6e, 16) are provided at intervals in the moving direction, and the strain detecting means (7, 17) is arranged on the strain generating portion (10, 10e) of each of the connecting members (6, 6d, 6e, 16). Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend ein oder mehrere Verstärkungselemente, die derart konfiguriert sind, dass sie das erste Element (2) und das zweite Element (3) miteinander verbinden, wobei jedes der Verstärkungselemente an dem ersten Element (2) und dem zweiten Element (3) befestigt ist.Strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) according to one of the Claims 1 to 11 comprising one or more reinforcing members configured to interconnect the first member (2) and the second member (3), each of the reinforcing members being attached to the first member (2) and the second member (3) . Multiaxialkraftsensor, der mehrere Dehnungssensoren (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) umfasst, die in einem der Ansprüche 1 bis 12 beschrieben sind, wobei jede der axialen Richtungen mehrerer Linearlager (5) derart ausgebildet ist, dass sie mit jeder von mehreren Erfassungsrichtungen übereinstimmt, entlang denen axiale Kräfte erfasst werden.Multiaxial force sensor, which comprises several strain sensors (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) which are in one of the Claims 1 to 12 are described, wherein each of the axial directions of a plurality of linear bearings (5) is formed such that it corresponds to each of a plurality of detection directions along which axial forces are detected. Roboter (100), an dem der Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 derart angebracht ist, dass die vorbestimmte Achse (A) des Linearlagers (5) mit einer Linearbewegungsachse (B) des Roboters (100) zusammenfällt, die eine Linearbewegungswelle umfasst.Robot (100) on which the strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) according to one of the Claims 1 to 12 is mounted such that the predetermined axis (A) of the linear bearing (5) coincides with a linear movement axis (B) of the robot (100) which comprises a linear movement shaft. Roboter (100), umfassend: einen Arm; und einen Multiaxialkraftsensor, der konfiguriert ist, axiale Kräfte in jeweiligen Erfassungsrichtungen zu erfassen, wobei der Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 an mindestens einem Abschnitt des Arms angebracht ist, wobei die axialen Richtungen der Linearlager (5) der Dehnungssensoren (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) mit mehreren Erfassungsrichtungen des Multiaxialkraftsensors zusammenfallen.A robot (100) comprising: an arm; and a multiaxial force sensor configured to detect axial forces in respective detection directions, the strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) according to any of Claims 1 to 12 is attached to at least one portion of the arm, the axial directions of the linear bearings (5) of the strain sensors (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) coinciding with a plurality of detection directions of the multi-axial force sensor.
DE102018132252.6A 2017-12-25 2018-12-14 Strain sensor, multi-axial force sensor and robot Active DE102018132252B4 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-248251 2017-12-25
JP2017248251A JP6585694B2 (en) 2017-12-25 2017-12-25 Strain sensor, multi-axis force sensor and robot

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102018132252A1 DE102018132252A1 (en) 2019-06-27
DE102018132252B4 true DE102018132252B4 (en) 2021-02-18

Family

ID=66768399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018132252.6A Active DE102018132252B4 (en) 2017-12-25 2018-12-14 Strain sensor, multi-axial force sensor and robot

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10589431B2 (en)
JP (1) JP6585694B2 (en)
CN (1) CN109959359A (en)
DE (1) DE102018132252B4 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6789853B2 (en) * 2017-03-08 2020-11-25 日本電産コパル電子株式会社 Force sensor
US10444098B2 (en) 2017-04-10 2019-10-15 Fanuc Corporation Torque sensor and robot
JP6553700B2 (en) * 2017-11-24 2019-07-31 ファナック株式会社 Force detection device and robot
JP7039502B2 (en) * 2019-01-28 2022-03-22 日本電産コパル電子株式会社 Force sensor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05138481A (en) * 1991-11-15 1993-06-01 Yotaro Hatamura Rectilinear guiding device with axial force detecting means
EP1502700A1 (en) * 2003-07-26 2005-02-02 Schneeberger Holding AG Measuring system
DE102010007646A1 (en) * 2010-02-11 2011-08-11 Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG, 91074 Linear bearing arrangement for movable bearing of machine components, has guiding wagon guided on guide rail, where guiding wagon has integrated lubricant-dosing unit for relubricating bearing arrangement
DE102015214170A1 (en) * 2015-07-27 2017-02-02 Kuka Roboter Gmbh Robot with a force measuring device

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5138481A (en) 1974-09-28 1976-03-31 Gurando Enjiniaringu Kk Shinki si kinjuribango 2724 gonobaiyohoho
WO1993009911A1 (en) 1991-11-15 1993-05-27 Yotaro Hatamura Feed screw device and precisely positioning micromotion feed system
JP2673849B2 (en) 1992-04-09 1997-11-05 畑村 洋太郎 Linear motion guide device with force detection means
DE10307882A1 (en) 2003-02-25 2004-09-02 Ina-Schaeffler Kg linear bearings
JP2007088154A (en) 2005-09-21 2007-04-05 Juki Corp Electronic component mounting machine
JP5147254B2 (en) * 2007-02-08 2013-02-20 Ntn株式会社 Wheel bearing with sensor
JP6549687B2 (en) 2017-04-10 2019-07-24 ファナック株式会社 Torque sensor and robot
US10444098B2 (en) * 2017-04-10 2019-10-15 Fanuc Corporation Torque sensor and robot

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05138481A (en) * 1991-11-15 1993-06-01 Yotaro Hatamura Rectilinear guiding device with axial force detecting means
EP1502700A1 (en) * 2003-07-26 2005-02-02 Schneeberger Holding AG Measuring system
DE102010007646A1 (en) * 2010-02-11 2011-08-11 Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG, 91074 Linear bearing arrangement for movable bearing of machine components, has guiding wagon guided on guide rail, where guiding wagon has integrated lubricant-dosing unit for relubricating bearing arrangement
DE102015214170A1 (en) * 2015-07-27 2017-02-02 Kuka Roboter Gmbh Robot with a force measuring device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019113459A (en) 2019-07-11
JP6585694B2 (en) 2019-10-02
US10589431B2 (en) 2020-03-17
US20190193281A1 (en) 2019-06-27
DE102018132252A1 (en) 2019-06-27
CN109959359A (en) 2019-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018132252B4 (en) Strain sensor, multi-axial force sensor and robot
DE102018107815B4 (en) Torque sensor and robot
DE102016012324A1 (en) Torque sensor device and method for detecting torques
DE102010035790B4 (en) Storage mechanism for a movable clamping plate
DE112008002123B4 (en) Swivel with high axial rigidity
EP3564015B1 (en) Structural component and system and method for detecting damage
DE112020001152T5 (en) FORCE / TORQUE SENSOR WITH SNAKE OR SPIRAL DEFORMABLE BEAMS AND OVERLOAD BEAMS
WO2015131862A1 (en) Component with at least one measuring element comprising a sensor
DE29917639U1 (en) Seat weight measuring device
DE3516234A1 (en) DEVICE FOR MEASURING FORCES AND TORQUES IN DIFFERENT DIRECTIONS
DE20012950U1 (en) Seat weight measuring device
DE102018006966A1 (en) motor device
DE112015002984B4 (en) Positioning unit
DE112019000716T5 (en) LINEAR MOTION GUIDE DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING A LINEAR MOTION GUIDE DEVICE
DE102006058882B4 (en) Separate recording of application and friction forces on a brake
DE102018128445B4 (en) Force sensing device and robot
DE112006000671B4 (en) Thin glide unit
EP3704460B1 (en) Device for structure testing
EP0686839A2 (en) Trailer coupling with force transducer
EP3173195A1 (en) Holding element and material gripper assembly comprising same
DE69010164T2 (en) Device for controlling the position of a device pulled by an agricultural machine.
DE69712849T2 (en) Height adjustment for positioning device
DE102018131125A1 (en) Locking device for a weighing sensor
DE102022204030A1 (en) DEVICE FOR DIAGNOSIS OF ANOMALIES IN A FEED AXIS MECHANISM
DE112019005164B4 (en) Sensor mounting element for roll guidance device

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final